DE19950355C2

DE19950355C2 - Accelerometer and accelerometer

Info

Publication number: DE19950355C2
Application number: DE19950355A
Authority: DE
Inventors: Jun Tabota
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: FR2784753B1; JP3339425B2; JP2000121661A; DE19950355A1; FR2784753A1; US6360603B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Beschleuni gungssensor und auf ein Beschleunigungserfassungsgerät. Ins besondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Beschleunigungssensor des piezoelektrischen Zweielement-Typs bzw. piezoelektrischen bimorphen Typs und auf ein Beschleu nigungserfassungsgerät, das den Beschleunigungssensor ver wendet.The present invention relates to an accelerator tion sensor and on an acceleration detection device. in the particular, the present invention relates to a Accelerometer of the two-element type piezoelectric or piezoelectric bimorph type and on an accelerator inclination detection device ver ver the acceleration sensor applies.

Verschiedene Beschleunigungssensoren, die ein piezoelektri sches Element vom bimorphen Typ verwenden, sind bekannt. Beispielsweise ist in der Japanischen ungeprüften Patentver öffentlichung Nr. 6-324073 ein Beschleunigungssensor 51, wie er in Fig. 5 gezeigt ist, offenbart. Bei dem Beschleuni gungssensor 51 werden piezoelektrische Platten 52, 53 ver wendet. Die piezoelektrischen Platten 52, 53 haben eine rechteckige Form, wobei die mittleren Abschnitte 52a, 53a, betrachtet von der longitudinalen Richtung aus, in entgegen gesetzter Richtung bezüglich der Dicke derselben polarisiert sind, wie es durch die Pfeile gezeigt ist.Various acceleration sensors using a bimorph type piezoelectric element are known. For example, an acceleration sensor 51 as shown in Fig. 5 is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-324073. In the acceleration sensor 51 piezoelectric plates 52 , 53 are used ver. The piezoelectric plates 52 , 53 have a rectangular shape, the central portions 52 a, 53 a, viewed from the longitudinal direction, are polarized in the opposite direction with respect to the thickness thereof, as shown by the arrows.

Ferner sind äußere Bereiche 52b, 52c, die durch gestrichelte Linien gezeigt sind, in der Dickenrichtung polarisiert, um bezüglich der Polarisation des mittleren Bereichs 52a entge gengesetzt polarisiert zu sein, wie es durch die Pfeile ge zeigt ist. Ferner sind in der piezoelektrischen Platte 53 äußere Bereiche 53b, 53c, die auf beiden Seiten des mittle ren Bereichs 53a angeordnet sind, wie es durch die gestri chelten Linien gezeigt ist, in der Dickenrichtung polari siert, um entgegengesetzt zu dem mittleren Bereich 53a po larisiert zu sein, wie es durch die Pfeile gezeigt ist. Dem entsprechend sind der äußere Bereich 52b und der äußere Be reich 53b sowie der äußere Bereich 52c und der äußere Be reich 53c, die sich einander gegenüberliegen, in der Dickenrichtung polarisiert, um zueinander entgegengesetzt polari siert zu sein.Furthermore, outer regions 52 b, 52 c, which are shown by dashed lines, are polarized in the thickness direction in order to be opposite polarity with respect to the polarization of the central region 52 a, as is shown by the arrows. Further, in the piezoelectric plate 53, outer portions 53 b, 53 c, which are arranged on both sides of the central portion 53 a, as shown by the dashed lines, are polarized in the thickness direction to be opposite to the central portion 53 to be polarized, as shown by the arrows. Accordingly, the outer portion 52 b and the outer portion 53 b and the outer portion 52 c and the outer portion 53 c, which are opposite to each other, are polarized in the thickness direction to be opposite polarized.

Auf jeder der äußeren Hauptoberflächen der piezoelektrischen Platten 52, 53 sind Signalausgangselektroden 54, 55 gebil det. Ferner ist an dem Abschnitt, wo die piezoelektrische Platte 52 und die piezoelektrische Platte 53, die sich ein ander gegenüberliegen, anstoßen und verbunden sind, eine Zwischenelektrode 56 gebildet. Die Zwischenelektrode 56 ist jedoch so gebildet, daß sie sich nicht zu beiden Enden der piezoelektrischen Platten 52, 53 erstreckt.Signal output electrodes 54 , 55 are formed on each of the main outer surfaces of the piezoelectric plates 52 , 53 . Further, an intermediate electrode 56 is formed at the portion where the piezoelectric plate 52 and the piezoelectric plate 53 opposed to each other abut and are connected. However, the intermediate electrode 56 is formed so that it does not extend to both ends of the piezoelectric plates 52 , 53 .

Andererseits ist die Signalausgangselektrode 54 zu einem En de der piezoelektrischen Platte 52 herausgeführt. Die Si gnalausgangselektrode 55 ist zu dem Endabschnitt herausge führt, der der Seite gegenüberliegt, zu der die Signalaus gangselektrode 54 herausgeführt ist.On the other hand, the signal output electrode 54 is led out to an end of the piezoelectric plate 52 . The signal output electrode 55 is led out to the end portion opposite to the side to which the signal output electrode 54 is led out.

An den Außenseiten der piezoelektrischen Platten 52, 53 sind Trägerbauglieder 57, 58 angeordnet und verbunden. Die Trä gerbauglieder 57, 58 tragen die piezoelektrischen Platten 52, 53 in der Nähe beider Enden der Platten.Carrier members 57 , 58 are arranged and connected on the outer sides of the piezoelectric plates 52 , 53 . The Trä gerbauglieder 57 , 58 support the piezoelectric plates 52 , 53 near both ends of the plates.

Ferner ist an einer Endoberfläche der piezoelektrischen Platten 52, 53 und der Trägerbauglieder 57, 58 eine äußere Elektrode 59 gebildet, wobei die äußere Elektrode 59 mit der Signalausgangselektrode 55 elektrisch verbunden ist. Ferner ist auch auf der Endoberfläche, die der Seite mit der äuße ren Elektrode 59 gegenüberliegt, eine externe Elektrode (nicht dargestellt) gebildet, wobei diese externe Elektrode mit der Signalausgangselektrode 54 elektrisch verbunden ist.Furthermore, an outer electrode 59 is formed on an end surface of the piezoelectric plates 52 , 53 and the support members 57 , 58 , the outer electrode 59 being electrically connected to the signal output electrode 55 . Further, an external electrode (not shown) is also formed on the end surface opposite to the outer electrode 59 side, and this external electrode is electrically connected to the signal output electrode 54 .

Wenn bei dem Beschleunigungssensor 51 eine Beschleunigung in der Richtung eines Pfeils A wirkt, werden die piezoelektri schen Platten 52, 53 gebogen, wobei die elektrische Ladung, die durch das Biegen erzeugt wird, über die Elektroden 54, 55 ausgegeben wird, wodurch die Beschleunigung erfaßt werden kann. Da der Beschleunigungssensor 51 derart aufgebaut ist, daß die piezoelektrischen Platten 52, 53 in der Nähe beider Enden getragen werden, wird die Menge an elektrischer La dung, die dann erzeugt wird, wenn eine Beschleunigung wirkt, erhöht, weshalb selbst in dem Fall, in dem der Beschleuni gungssensor 51 klein gemacht wird, gesagt werden kann, daß die Erfassungsempfindlichkeit nicht entsprechend verringert wird.When acceleration in the direction of arrow A acts on the acceleration sensor 51 , the piezoelectric plates 52 , 53 are bent, and the electric charge generated by the bending is output through the electrodes 54 , 55 , thereby detecting the acceleration can be. Since the acceleration sensor 51 is constructed such that the piezoelectric plates 52 , 53 are carried near both ends, the amount of electric charge generated when acceleration is applied is increased, and therefore even in the case of in which the acceleration sensor 51 is made small, it can be said that the detection sensitivity is not reduced accordingly.

Obwohl es möglich ist, den Beschleunigungssensor 51 klein zu machen, und die Erfassungsempfindlichkeit zu erhöhen, ist die Kapazität zwischen den Elektroden klein, weshalb das Problem besteht, daß eine Beschleunigung mit niedrigen Fre quenzen schwierig gemessen werden kann. Dies wird nachfol gend detaillierter erklärt.Although it is possible to make the acceleration sensor 51 small and to increase the detection sensitivity, the capacitance between the electrodes is small, which is why there is a problem that acceleration with low frequencies is difficult to measure. This is explained in more detail below.

Wenn eine Beschleunigung in der Richtung des Pfeils A wirkt, werden die erzeugte Spannung und die Kapazität zwischen der Signalausgangselektrode 54 und der Zwischenelektrode 56 zwi schen der Zwischenelektrode 56 und der Signalausgangselek trode 55 und zwischen einem Paar von externen Elektroden durch V₁, V₂, V_p, C₁, C₂ bzw. C_p dargestellt, wie es in Ta belle 1 gezeigt ist.When an acceleration acts in the direction of arrow A, the generated voltage and the capacitance between the signal output electrode 54 and the intermediate electrode 56 between the intermediate electrode 56 and the signal output electrode 55 and between a pair of external electrodes by V ₁ , V ₂ , V _p , C ₁ , C ₂ and C _p respectively, as shown in Ta ble 1.

TABELLE 1 TABLE 1

Hier sei angenommen, daß die Dicken, die Längen und die Breiten der piezoelektrischen Platten 52, 53 gleich sind, was darin resultiert, daß gilt: V₁ = V₂ und C₁ = C₂. Wenn daher V₁ und V₂ jeweils durch V₀ dargestellt werden, und wenn C₁ und C₂ jeweils durch C₀ dargestellt werden, wird, da die piezoelektrischen Platten 52, 53 seriell geschaltet sind, die erzeugte Spannung V_p zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Beschleunigung in der Richtung des Pfeils A in dem Beschleu nigungssensor 51 wirkt, zu V_p = 2V₀, und die Kapazität C_p wird zu C_p = C₀/2.Here it is assumed that the thicknesses, lengths and widths of the piezoelectric plates 52 , 53 are the same, which results in that: V ₁ = V ₂ and C ₁ = C ₂ . Therefore, when V ₁ and V _{2 are} each represented by V ₀ , and when C ₁ and C _{2 are} each represented by C ₀ , since the piezoelectric plates 52 , 53 are connected in series, the generated voltage V _p at the time acts on the acceleration in the direction of arrow a in the Accelerat nigungssensor 51 to V _p = 2V _0, and the capacitance C _p is about C _p = C _0/2.

Wenn eine Beschleunigung unter Verwendung des oben bezeich neten Beschleunigungssensors 51 erfaßt wird, ist es üblich, einen Spannungsverstärker oder einen Ladungsverstärker zu verwenden, da der Beschleunigungssensor 51 eine relativ hohe Impedanz hat. Fig. 6 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Beschleunigungserfassungsschaltung mit einem solchen ange schlossenen Spannungsverstärker zeigt.When an acceleration is detected using the above-mentioned acceleration sensor 51 , it is common to use a voltage amplifier or a charge amplifier because the acceleration sensor 51 has a relatively high impedance. Fig. 6 is a circuit diagram showing an acceleration detection circuit with such a voltage amplifier connected.

In Fig. 6 ist ein Leckwiderstand R parallel zu dem Beschleu nigungssensor 51 geschaltet. Ferner ist die Ausgangsseite des Beschleunigungssensors 51 mit einem Eingangsanschluß ei nes Spannungsfolgers 60 verbunden. Ferner sind der Ausgangs anschluß und der andere Eingangsanschluß des Spannungsfol gers 60 verbunden.In Fig. 6, a leakage resistance R is connected in parallel to the acceleration sensor 51 . Furthermore, the output side of the acceleration sensor 51 is connected to an input terminal of a voltage follower 60 . Furthermore, the output terminal and the other input terminal of the voltage follower 60 are connected.

Bei dem obigen Beschleunigungserfassungsgerät ergibt sich folgende Beziehung:
Ausgangsspannung V_AUS = Eingangsspannung in den Verstärker V_i = erzeugte Spannung V_p im Beschleunigungssensor. Der Aus gang des Spannungfolgers 60 wandelt den Ausgang auf eine ausreichend niedrige Impedanz um.In the above acceleration detection device, the relationship is as follows:
Output voltage V _AUS = input voltage in the amplifier V _i = generated voltage V _p in the acceleration sensor. The output of the voltage follower 60 converts the output to a sufficiently low impedance.

Bei einem Operationsverstärker und einem FET, welche den obigen Spannungsfolger 60 beispielsweise bilden, wird jedoch, da ein Bias-Strom bzw. Vorstrom i_B aus dem Eingangsan schluß fließt, der oben erwähnte Leckwiderstand R benötigt. Das heißt, daß die Kapazität des Beschleunigungssensors 51 weiter geladen wird und die Spannung gesättigt wird, es sei denn, daß der Leckwiderstand R vorhanden ist. Dementspre chend wird der Leckwiderstand R benötigt.In an operational amplifier and an FET, which form the above voltage follower 60, for example, however, since a bias current or bias current i _{B flows} from the input terminal, the above-mentioned leakage resistance R is required. That is, the capacitance of the acceleration sensor 51 continues to be charged and the voltage is saturated unless the leakage resistance R is present. Accordingly, the leakage resistance R is required.

Der Leckwiderstand R bewirkt jedoch, daß die elektrische La dung, die an den piezoelektrischen Platten 52, 53 erzeugt wird, abfließt. Das heißt, wenn die Beschleunigung langsam verändert wird, oder wenn die Beschleunigung nicht verändert wird, fließt die elektrische Ladung vollständig ab, bevor eine Spannung V_p erzeugt wird. Daher kann keine vorbestimmte Erfassungsspannung erhalten werden. Dies wird durch die in Fig. 7 gezeigte Frequenzcharakteristik dargestellt.However, the leakage resistance R causes the electric charge generated on the piezoelectric plates 52 , 53 to flow away. That is, if the acceleration is changed slowly, or if the acceleration is not changed, the electric charge will drain completely before a voltage V _{p is} generated. Therefore, a predetermined detection voltage cannot be obtained. This is represented by the frequency characteristic shown in FIG. 7.

Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Frequenz des Wirkens einer Beschleunigung, wenn die oben erwähnte Beschleuni gungserfassungsschaltung verwendet wird, und der Spannung V_i, die in den Spannungsfolger 60 eingegeben wird. FIG. 7 shows the relationship between the frequency of acting an acceleration when the above-mentioned acceleration detection circuit is used and the voltage V _i input to the voltage follower 60 .

In Fig. 7 stellt f_c eine Grenzfrequenz dar. Hier ist die Grenzfrequenz folgendermaßen gegeben:
In Fig. 7, f _{c represents} a cut-off frequency. Here, the cut-off frequency is given as follows:

f_c = 1/(2πRC_p)f _c = 1 / (2πRC _p )

Um daher die Beschleunigung bei niedrigeren Frequenzen als der obigen Grenzfrequenz f_c zu messen, müssen der Widerstand R und/oder die Kapazität C_p erhöht werden. Wenn der Wider stand R jedoch erhöht wird, nimmt die Offset-Spannung des Spannungsfolgers 60 zu, wobei, um die Offset-Spannung zu verringern, ein Operationsverstärker mit einem kleinen Vor strom als Spannungsfolger verwendet werden muß, was in hohen Kosten resultiert.Therefore, in order to measure the acceleration at frequencies lower than the above limit frequency f _c , the resistance R and / or the capacitance C _{p must be} increased. However, when the resistance R is increased, the offset voltage of the voltage follower 60 increases, and in order to reduce the offset voltage, an operational amplifier with a small pre-current must be used as the voltage follower, resulting in high costs.

Selbst wenn ferner ein Operationsverstärker mit niedriger Bias-Spannung verfügbar ist, wenn beispielsweise ein hoher Leckwiderstand R, der über 10 MΩ hat, angeschlossen wird, sind zusätzliche Maßnahmen für eine Feuchtigkeitswider standsfähigkeit für die gedruckte Schaltungsplatine nötig, auf der der Leckwiderstand R angeschlossen ist. Als Ergebnis existieren verschiedene Begrenzungen, selbst wenn der Wider standswert des Leckwiderstands R erhöht werden würde.Furthermore, even if an operational amplifier with lower Bias voltage is available when, for example, a high one Leakage resistance R, which has more than 10 MΩ, is connected, are additional measures for moisture resistance Stability necessary for the printed circuit board, on which the leakage resistance R is connected. As a result there are various limitations, even if the cons level value of the leakage resistance R would be increased.

Andererseits wird die Kapazität C_p durch die Konfiguration der piezoelektrischen Platten 52, 53 und die dielektrische Konstante ∈ des Materials, das die piezoelektrischen Platten 52, 53 bildet, bestimmt. Das heißt, daß die Kapazität C_p folgendermaßen gegeben ist:
On the other hand, the capacitance C _{p is} determined by the configuration of the piezoelectric plates 52 , 53 and the dielectric constant ∈ of the material that forms the piezoelectric plates 52 , 53 . This means that the capacitance C _p is given as follows:

C_p = ∈W.L/T
C _p = ∈WL / T

W, L und T stellen die Breite, die Länge bzw. die Dicke der piezoelektrischen Platten 52, 53 dar (W = Width, L = Length, T = Thickness).W, L and T represent the width, the length and the thickness of the piezoelectric plates 52 , 53 (W = Width, L = Length, T = Thickness).

Wenn jedoch die Dicke T kleiner gemacht wird, verringert sich die mechanische Stärke, weshalb eine Grenze existiert, bis zu der die Dicke T lediglich verkleinert werden darf. Um daher die Kapazität C_p zu erhöhen, müssen die Breite B und/oder die Länge L erhöht werden. Ein solches Verfahren bringt jedoch Beschleunigungssensoren 51 mit größeren exter nen Ausmaßen und höheren Kosten mit sich.However, if the thickness T is made smaller, the mechanical strength decreases, which is why there is a limit up to which the thickness T may only be reduced. Therefore, in order to increase the capacitance C _p , the width B and / or the length L must be increased. However, such a method entails acceleration sensors 51 with larger external dimensions and higher costs.

Wenn ferner ein Ladungsverstärker verwendet wird, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, müssen der Leckwiderstand R und die Ka pazität C zu dem Operationsverstärker 61 parallel geschaltet werden. Wenn ferner eine Beschleunigung bei niedrigen Fre quenzen gemessen werden muß, ist es hierbei nötig, den obi gen Leckwiderstand R und die Kapazität C zu erhöhen. Da je doch das Ausgangssignal des Verstärkers V_AUS durch V_AUS = Q_p/C gegeben ist, kann die Kapazität C nicht über einen be stimmten Pegel erhöht werden, um eine größere Ausgangsspan nung zu erhalten. Hier stellt Q_p die elektrische Ladung dar.Further, when a charge amplifier is used, as shown in Fig. 8, the leakage resistance R and the capacitance C must be connected in parallel to the operational amplifier 61 . Furthermore, if an acceleration at low frequencies has to be measured, it is necessary to increase the above leakage resistance R and the capacitance C. However, since the output signal of the amplifier V _{AUS is given} by V _AUS = Q _p / C, the capacitance C cannot be increased above a certain level in order to obtain a larger output voltage. Here Q _{p represents} the electrical charge.

Ein weiterer bekannter Beschleunigungssensor ist ein Beschleunigungssensor 71, der, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, zwei piezoelektrische Elemente, die parallel geschaltet sind, umfaßt. Insbesondere sind bei dem Beschleunigungs sensor 71 zwei piezoelektrische Platten 72, 73, die in der Dickenrichtung polarisiert sind, mittels eines Klebstoffs miteinander verbunden. Auf der oberen Oberfläche der piezo elektrischen Platte 72 ist eine Signalausgangselektrode 74 gebildet, und auf der unteren Oberfläche der piezoelektri schen Platte 73 ist eine Signalausgangselektrode 75 gebil det. Auf der Verbindungsoberfläche der piezoelektrischen Platten 72, 73 ist eine Zwischenelektrode 76 gebildet.Another known acceleration sensor is an acceleration sensor 71 which, as shown in FIG. 9, comprises two piezoelectric elements which are connected in parallel. In particular, in the acceleration sensor 71, two piezoelectric plates 72 , 73 , which are polarized in the thickness direction, are connected to one another by means of an adhesive. A signal output electrode 74 is formed on the upper surface of the piezoelectric plate 72 , and a signal output electrode 75 is formed on the lower surface of the piezoelectric plate 73 . An intermediate electrode 76 is formed on the connection surface of the piezoelectric plates 72 , 73 .

Hier sind leitfähige Strukturen 78, 79 auf dem Substrat 77 gebildet, auf dem der Beschleunigungssensor 71 befestigt ist. Die Signalausgangselektrode 75 ist mit der leitfähigen Struktur 78 verbunden. Auf ähnliche Art und Weise ist die Signalausgangselektrode 74 mit leitfähigen Struktur 78 über einen Anschlußdraht 80 verbunden. Die Zwischenelektrode 76 ist zwischen den piezoelektrischen Platten 72, 73 herausge führt und über einen Anschlußdraht 81 mit der leitfähigen Struktur 79 verbunden.Here, conductive structures 78 , 79 are formed on the substrate 77 on which the acceleration sensor 71 is attached. The signal output electrode 75 is connected to the conductive structure 78 . Similarly, signal output electrode 74 is connected to conductive structure 78 via lead 80 . The intermediate electrode 76 is between the piezoelectric plates 72 , 73 and leads via a connecting wire 81 to the conductive structure 79 .

Die Signalausgangselektrode 75 ist mit der leitfähigen Struktur 78 in der Nähe eines Endes des Substrats angeordnet und verbunden. Auf diese Art und Weise wird der Beschleuni gungssensor 71 wie ein Ausleger getragen.The signal output electrode 75 is disposed and connected to the conductive structure 78 near one end of the substrate. In this way, the acceleration sensor 71 is carried like a boom.

Bei dem obigen Beschleunigungssensor 71 kann die Kapazität erhöht werden, da die piezoelektrischen Elemente, die die piezoelektrischen Platten 72, 73 verwenden, parallel ge schaltet sind. Da jedoch der Beschleunigungssensor 71 wie ein Ausleger getragen wird, existiert das bereits oben er wähnte Problem, daß die elektrische Verbindung, die nötig ist, um ein Signal von den Signalausgangselektroden 74, 75 und der Zwischenelektrode 76 zu erhalten, sehr kompliziert und teuer ist.In the above acceleration sensor 71 , the capacitance can be increased because the piezoelectric elements using the piezoelectric plates 72 , 73 are connected in parallel. However, since the acceleration sensor 71 is carried like a cantilever, there is a problem mentioned above that the electrical connection necessary to receive a signal from the signal output electrodes 74 , 75 and the intermediate electrode 76 is very complicated and expensive.

Ferner kann bei dem obigen Beschleunigungssensor 71 durch Hinzufügen von noch mehr Kondensatoren die Kapazität erhöht werden. Eine solche Schaltung ist in Fig. 10 gezeigt.Furthermore, in the above acceleration sensor 71, the capacitance can be increased by adding even more capacitors. Such a circuit is shown in FIG. 10.

Wie es in Fig. 10 gezeigt ist, ist ein Kondensator C_a pa rallel zu dem Beschleunigungssensor 71 geschaltet. An einer weiteren Stufe des Beschleunigungssenors 71 und der Kapazi tät C_a ist ein Leckwiderstand R und ist auch ein Spannungs folger 60 auf dieselbe Art und Weise verbunden, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Wenn hier die Kapazität des Kondensators C_a auf das Dreifache der Kapazität C_p des Beschleunigungs sensors 71 eingestellt wird, wird die Grenzfrequenz f_c zu 1/2π.R.4C_p, wodurch die Grenzfrequenz f_c auf ein Viertel reduziert ist. In diesem Fall ist jedoch die erzeugte Span nung V_i folgendermaßen gegeben:
V_i = Q_p/(4C_p) = V₀.C_p/(4.C_p) = V₀/4. Das heißt, daß die erzeugte Spannung V_i auf ein Viertel reduziert ist.As shown in Fig. 10, a capacitor C _a pa rallel is connected to the acceleration sensor 71. At a further stage of the acceleration sensor 71 and the capacitance C _{a there} is a leakage resistance R and a voltage follower 60 is also connected in the same way as is shown in FIG. 6. If here the capacitance of the capacitor C _{a is set} to three times the capacitance C _{p of} the acceleration sensor 71 , the cutoff frequency f _c becomes 1 / 2π.R.4C _p , whereby the cutoff frequency f _{c is} reduced to a quarter. In this case, however, the generated voltage V _i is given as follows:
V _i = Q _p / (4C _p) = V ₀ .C _p /(4.C _p) = V _0/4. This means that the voltage V _i generated is reduced to a quarter.

Wie es oben erwähnt wurde, umfaßt der herkömmliche Beschleu nigungssensor 51 des Serienschaltungstyps die verbundenen piezoelektrischen Platten 52, 53. Obwohl Beschleunigungssen soren mit erhöhter Empfindlichkeit und kleiner Größe ange bracht werden können, da die piezoelektrischen Platten 52, 53 in der Nähe beider Enden der Platten getragen werden, existiert hier das Problem, daß die Beschleunigungssensoren Schwierigkeiten beim Erfassen von niederfrequenten Beschleu nigungen hatten, wobei, wenn es versucht wurde, Beschleuni gungen bei niedrigeren Frequenzen zu erfassen, Beschleuni gungssensoren kleiner Größe nicht mehr wirtschaftlich ausge führt werden konnten.As mentioned above, the conventional series circuit type acceleration sensor 51 includes the connected piezoelectric plates 52 , 53 . Although acceleration sensors with increased sensitivity and small size can be mounted because the piezoelectric plates 52 , 53 are carried near both ends of the plates, there is a problem that the acceleration sensors have had difficulty in detecting low-frequency accelerations. if attempts were made to detect accelerations at lower frequencies, small-sized acceleration sensors could no longer be implemented economically.

Ferner existiert bei dem herkömmlichen Beschleunigungssensor 71 vom Parallelschaltungstyp, da der Sensor wie ein Ausleger getragen ist, ein Problem darin, daß eine geringe Wider standsfähigkeit für mechanische Stöße, eine komplizierte elektrische Verbindung, um Signale zu erhalten, und hohe Ko sten auftreten. Wenn zusätzlich versucht wird, die Kapazität durch Anschließen eines externen Kondensators C_a zu erhöhen, um eine Beschleunigung bei niedrigen Frequenzen zu erfassen, existiert ein Problem darin, daß die erzeugte Spannung V_i abnimmt.Furthermore, in the conventional parallel circuit type acceleration sensor 71 , since the sensor is carried like a cantilever, there is a problem that low resistance to mechanical shock, complicated electrical connection to obtain signals, and high costs occur. In addition, if an attempt is made to increase the capacitance by connecting an external capacitor C _a to detect acceleration at low frequencies, there is a problem in that the generated voltage V _i decreases.

Die US-A-5,515,725 beschreibt einen piezoelektrischen Beschleunigungssensor, welcher einen Sensorkörper umfaßt, der durch Bilden von ersten und zweiten Signalelektroden auf äußeren Hauptoberflächen von ersten und zweiten piezoelek trischen Keramikplatten erhalten wird, wobei die Keramik platten miteinander mittels einer Zwischenelektrode ver bunden sind. Der Sensorkörper ist mechanisch mittels eines Balkens getragen und hat erste bis dritte Regionen, die der art gebildet sind, daß in benachbarten Regionen eine Span nung in unterschiedlichen Richtungen hervorgerufen wird, wenn eine Beschleunigung auftritt. Die ersten und zweiten piezoelektrischen Keramikplatten sind in entgegengesetzte Richtungen in der zweiten Region polarisiert, so daß Ladungen, die eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, nicht von den Signalelektroden in der ersten und dritten Region angezogen werden.US-A-5,515,725 describes a piezoelectric Acceleration sensor, which comprises a sensor body, which by forming first and second signal electrodes outer major surfaces of first and second piezoelectric trical ceramic plates is obtained, the ceramic plates together using an intermediate electrode are bound. The sensor body is mechanical by means of a Balkens and has first to third regions that the are formed that in neighboring regions a Span is caused in different directions, when acceleration occurs. The first and second piezoelectric ceramic plates are in opposite Directions polarized in the second region so that Charges that have opposite polarity, not from the signal electrodes in the first and third Region.

Die US-A-5,447,051 betrifft ein Testsystem für ein piezo elektrisches Element in einem physikalischen System, welches einer Kraft ausgesetzt ist, was zu einer Deformation des piezoelektrischen Elements führt, wie beispielsweise in einem Beschleunigungssensor in einem Kraftfahrzeug. Das Testsystem beaufschlagt das Element mit einem elektrischen Impuls, der ausreichend ist, um das Element unter Spannung zu setzen und eine mechanische Oszillation hervorzurufen, auch wenn der Puls nicht mehr anliegt. Ein Antwortschalt kreis ist vorgesehen, der auf das elektrische Oszillations signal reagiert, um ein elektrisches Signal abzugeben, welches einen Zustand des piezoelektrischen Elements wieder spiegelt.US-A-5,447,051 relates to a test system for a piezo electrical element in a physical system which is subjected to a force, which leads to a deformation of the leads piezoelectric element, such as in an acceleration sensor in a motor vehicle. The Test system applies an electrical to the element Pulse that is sufficient to energize the element to set and cause a mechanical oscillation, even if the pulse is no longer there. An answer switch circle is provided on the electrical oscillation signal reacts to give an electrical signal, which is a state of the piezoelectric element again reflects.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Beschleunigungssensor und ein Beschleunigungserfassungsgerät zu schaffen, die für niederfrequente Beschleunigungen geeig net sind und doch wirtschaftlich hergestellt werden können.The object of the present invention is a Accelerometer and an accelerometer to create those suitable for low frequency accelerations are net and yet can be produced economically.

Diese Aufgabe wird durch einen Beschleunigungssensor nach Patentanspruch 1 gelöst.This task is accomplished by an acceleration sensor Claim 1 solved.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Beschleunigungssensor und das Beschleunigungserfassungs gerät die oben erwähnten Nachteile im Stand der Technik lö sen. Erfindungsgemäß ist es nun möglich, daß der Beschleu nigungssensor und das Beschleunigungserfassungsgerät klein gemacht werden, daß dieselben eine höhere Kapazität haben, um niederfrequente Beschleunigungen mit hoher Genauigkeit erfassen zu können, und daß dieselben eine hohe Ladungsemp findlichkeit haben.An advantage of the present invention is that the acceleration sensor and the acceleration detection gets rid of the disadvantages mentioned above in the prior art sen. According to the invention, it is now possible for the acceleration inclination sensor and the accelerometer small be made to have a higher capacity, low-frequency accelerations with high accuracy To be able to detect, and that they have a high charge temp have sensitivity.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Be schleunigungssensor ein streifenartiges piezoelektrisches Bauglied mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt, eine erste und eine zweite Signalausgangselektrode, die auf einem Paar von Hauptoberflächen des piezoelektrischen Bau glieds, die einander gegenüberliegen, gebildet sind, eine Zwischenelektrode, die gebildet ist, um der ersten und der zweiten Signalausgangselektrode an einer Zwischenposition gegenüber zu liegen, wobei die Zwischenposition zwischen dem Paar der Hauptoberflächen des piezoelektrischen Bauglieds ist, und ein erstes und ein zweites Trägerbauglied, die an der ersten bzw. der zweiten Hauptoberfläche des piezoelek trischen Bauglieds angeordnet sind, um das piezoelektrische Bauglied an beiden Enden zu tragen und zwischen sich aufzu nehmen, wobei das piezoelektrische Bauglied in dem mittleren Bereich in der Dickenrichtung desselben polarisiert ist, und wobei die erste und die zweite Signalausgangselektrode zu dem ersten Endabschnitt herausgeführt sind, während die Zwi schenelektrode zu dem zweiten Endabschnitt herausgeführt ist.In one aspect of the present invention, a Be acceleration sensor a strip-like piezoelectric Member with a first and a second end portion, a first and a second signal output electrode based on a pair of main surfaces of the piezoelectric construction members that are opposite to each other are formed Intermediate electrode that is formed to the first and the second signal output electrode at an intermediate position to lie opposite, the intermediate position between the Pair of major surfaces of the piezoelectric member is, and a first and a second support member, the the first and the second main surface of the piezoelectric tric member are arranged to the piezoelectric To carry member at both ends and to open between them take, with the piezoelectric member in the middle Area is polarized in the thickness direction thereof, and the first and second signal output electrodes being too the first end section are led out, while the Zwi lead electrode to the second end portion is.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Polarisierung in der Dickenrichtung am mittleren Bereich des piezoelektrischen Bauglieds ausgeführt, wobei beide äußeren Bereiche, zwischen denen bezüglich der Längenrich tung des piezoelektrischen Bauglieds der mittlere Bereich positioniert ist, in der Dickenrichtung entgegengesetzt zu der Polarisationsrichtung des mittleren Bereichs polarisiert sind.According to a second aspect of the present invention the polarization in the thickness direction at the middle area of the piezoelectric member, both of which outer areas, between those with respect to the length device of the piezoelectric element in the middle area is positioned in the thickness direction opposite to polarized the direction of polarization of the central region are.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das piezoelektrische Bauglied in streifenartiger Form her gestellt und umfaßt ein Paar piezoelektrischer Keramikplat ten. Eine Signalausgangselektrode und eine Zwischenelektrode sind auf den Hauptoberflächen jeder Platte angeordnet, wobei Elektroden auf den Platten angeordnet und verbunden sind, um sich einander gegenüber zu liegen, und um die Zwischenelek trode zu bilden.According to a third aspect of the present invention the piezoelectric member in a strip-like form and includes a pair of piezoelectric ceramic plates A signal output electrode and an intermediate electrode are arranged on the main surfaces of each plate, with Electrodes are arranged on the plates and connected to to face each other and around the intermediate elec trode to form.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind das piezoelektrische Bauglied und das erste und das zweite Trägerbauglied angeordnet und verbunden, um einen Hauptkör per des Beschleunigungssensors zu bilden, wobei die erste und die zweite externe Elektrode auf der ersten bzw. zweiten Endoberfläche der Seiten des ersten und zweiten Endab schnitts des piezoelektrischen Bauglieds des Sensorhauptkör pers gebildet sind.According to a fourth aspect of the present invention the piezoelectric member and the first and second Carrier member arranged and connected to a main body to form by the acceleration sensor, the first and the second external electrode on the first and second, respectively End surface of the sides of the first and second ends section of the piezoelectric member of the sensor main body pers are formed.

Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Beschleunigungserfassungsgerät den Beschleunigungssen sor, wie er oben beschrieben ist, einen Leckwiderstand, der parallel zu dem Beschleunigungssensor geschaltet ist, und einen Verstärker, um die Spannung über dem Leckwiderstand zu verstärken.According to a fifth aspect of the present invention an acceleration detection device the acceleration sensors sor, as described above, a leakage resistance that is connected in parallel with the acceleration sensor, and an amplifier to increase the voltage across the leakage resistance strengthen.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung um faßt ein Beschleunigungserfassungsgerät einen Beschleuni gungssensor, wie er oben beschrieben wurde, und einen La dungsverstärker, der mit dem Ausgang des Beschleunigungs sensors verbunden ist.According to a sixth aspect of the present invention an acceleration detection device detects an acceleration position sensor as described above and a La amplifier with the output of the acceleration sensors is connected.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen detailliert erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention are referred to below with reference to the attached drawing explained in detail. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Beschleunigungs sensors gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figure 1 is a perspective view of an acceleration sensor according to a preferred embodiment of the present invention.

Fig. 2 eine Schaltungskonfiguration eines Beschleunigungs erfassungsgeräts, das den Beschleunigungssensor ge mäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet; FIG. 2 shows a circuit configuration of an acceleration detection device using the acceleration sensor according to the preferred embodiment shown in FIG. 1;

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm, um ein Beschleunigungser fassungsgerät mit einem Ladungsverstärker zu er klären, der mit der Ausgangsstufe des Beschleuni gungssensors, der in Fig. 1 gezeigt ist, verbunden ist; Fig. 3 is a circuit diagram to clarify an acceleration detection device with a charge amplifier connected to the output stage of the acceleration sensor shown in Fig. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die eine Modifikation des in Fig. 1 gezeigten Beschleunigungssensors zeigt; FIG. 4 is a perspective view showing a modification of the acceleration sensor shown in FIG. 1;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für einen herkömmlichen Beschleunigungssensor zeigt; Fig. 5 is a perspective view showing an example of a conventional acceleration sensor;

Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen Be schleunigungserfassungsgeräts, das einen herkömm lichen Beschleunigungssensor mit einem damit ver bundenen Verstärker zeigt; Fig. 6 is a circuit diagram of a conventional acceleration detection apparatus showing a conventional acceleration sensor with an amplifier connected thereto;

Fig. 7 ein Diagramm, um die Beziehung zwischen Frequenzen einer wirkenden Beschleunigung und der Eingangs spannung in den Verstärker bei einem herkömmlichen Beschleunigungserfassungsgerät zu erklären; Fig. 7 is a diagram for explaining the relationship between frequencies of an acting acceleration and the input voltage to the amplifier in a conventional acceleration detection device;

Fig. 8 ein Schaltungsdiagramm eines Beschleunigungserfas sungsgeräts, das einen herkömmlichen Beschleuni gungssensor aufweist, der mit einem Ladungsverstär ker verbunden ist; Fig. 8 is a circuit diagram of a Beschleunigungserfas sungsgeräts having a conventional Accelerati supply sensor, which is connected with a ker Ladungsverstär;

Fig. 9 eine Oberflächenschnittansicht, um einen herkömm lichen Beschleunigungssensor des Parallelschal tungstyps zu erklären; und Fig. 9 is a sectional surface view for explaining a parallel circuit device type acceleration sensor; and

Fig. 10 ein Schaltungsdiagramm eines Beschleunigungserfas sungsgeräts, das einen herkömmlichen Beschleuni gungssensor aufweist, der mit einem Widerstand pa rallel geschaltet ist, um eine Beschleunigung bei niedrigen Frequenzen zu messen. Fig. 10, to measure a circuit diagram of Beschleunigungserfas sungsgeräts having a conventional Accelerati supply sensor that is pa rallel with a resistance connected to an acceleration at low frequencies.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, um einen Beschleu nigungssensor gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu erklären. Fig. 1 is a perspective view to a Accelerat nigungssensor according to a preferred embodiment to explain the present invention.

Der Beschleunigungssensor 1 besteht aus einem streifenar tigen piezoelektrischen Bauglied 2. Das piezoelektrische Bauglied 2 besteht aus piezoelektrischer Keramik, wie z. B. einer Keramik vom Blei-Zirkonat-Titanat-System.The acceleration sensor 1 consists of a streifenar term piezoelectric member 2nd The piezoelectric member 2 consists of piezoelectric ceramics, such as. B. a ceramic from the lead zirconate titanate system.

Auf einer Hauptoberfläche des piezoelektrischen Bauglieds 2 ist eine erste Signalausgangselektrode 3 gebildet. Auf der Hauptoberfläche, die der Hauptoberfläche, auf der die erste Signalausgangselektrode 3 gebildet ist, gegenüberliegt, ist eine zweite Signalausgangselektrode 4 gebildet. Ferner ist an einer Zwischenposition in der Dickenrichtung des piezo elektrischen Bauglieds 2 (die Dickenrichtung ist die Rich tung, die sich zwischen den Hauptoberflächen erstreckt) eine Zwischenelektrode 5 gebildet, um der ersten und der zweiten Signalausgangselektrode 3, 4 gegenüber zu liegen.A first signal output electrode 3 is formed on a main surface of the piezoelectric member 2 . A second signal output electrode 4 is formed on the main surface, which lies opposite the main surface on which the first signal output electrode 3 is formed. Further, an intermediate electrode 5 is formed at an intermediate position in the thickness direction of the piezoelectric member 2 (the thickness direction is the direction extending between the main surfaces) so as to face the first and second signal output electrodes 3 , 4 .

Die erste Signalausgangselektrode 3 und die Zwischenelek trode 5 liegen einander in der Dickenrichtung über ein pie zoelektrisches Bauglied 6 gegenüber, wobei die Zwischen elektrode 5 und die zweite Signalausgangselektrode 4 in der Dickenrichtung über ein piezoelektrisches Bauglied 7 gegen überliegende angeordnet sind.The first signal output electrode 3 and the intermediate electrode 5 lie opposite one another in the thickness direction via a pie zoelectric member 6 , the intermediate electrode 5 and the second signal output electrode 4 being arranged opposite one another in the thickness direction via a piezoelectric member 7 .

Die piezoelektrischen Bauglieder 6, 7 bestehen aus gebrann ten piezoelektrischen Keramikplatten, die durch Haftung über die Zwischenelektrode miteinander verbunden sind, d. h. sie sind verbunden, um sich einander gegenüber zu liegen. Jede der piezoelektrischen Keramikplatten auf den Oberflächen, die einander gegenüberliegen, können Elektroden auf sich gebildet haben, die dann verbunden werden, um die Zwischen elektrode 5 zu bilden.The piezoelectric components 6 , 7 are made of fired piezoelectric ceramic plates which are connected to one another by adhesion via the intermediate electrode, ie they are connected to face each other. Each of the piezoelectric ceramic plates on the surfaces opposite to each other may have electrodes formed thereon, which are then connected to form the intermediate electrode 5 .

Bei dem piezoelektrischen Bauglied 6 ist der mittlere Be reich 6a in der Dickenrichtung polarisiert, wie es durch den Pfeil gezeigt ist. Andererseits sind die äußeren Bereiche 6b, 6c auf beiden Seiten des mittleren Bereichs 6a des pie zoelektrischen Bauglieds 6 in entgegengesetzten Richtungen bezüglich der Polarisationsrichtung des mittleren Bereichs 6a in der Dickenrichtung polarisiert, wie es durch die Pfei le gezeigt ist.In the piezoelectric member 6 , the middle loading area 6 a is polarized in the thickness direction, as shown by the arrow. On the other hand, the outer regions 6 b, 6 c on both sides of the central region 6 a of the piezoelectric member 6 are polarized in opposite directions with respect to the polarization direction of the central region 6 a in the thickness direction, as shown by the arrows.

Bei dem piezoelektrischen Bauglied 7 ist, wie es durch die Pfeile gezeigt ist, der mittlere Bereich 7a in derselben Richtung wie der mittlere Bereich 6a des piezoelektrischen Bauglieds 6 polarisiert, und die äußeren Bereiche 7b, 7c sind in derselben Richtung wie die Bereiche 6b, 6c des pie zoelektrischen Bauglieds 6 polarisiert., The central region is in the piezoelectric member 7 as shown by the arrows 7 a a of the piezoelectric member 6 polarized in the same direction as the middle portion 6, and the outer portions 7 b, c, 7 in the same direction as the Areas 6 b, 6 c of the pie zoelectric member 6 polarized.

Ferner sind die Grenzen zwischen den mittleren Bereichen 6a, 7a und den äußeren Bereichen 6b, 6c, 7b, 7c durch gestri chelte Linien in Fig. 1 gezeigt. Furthermore, the boundaries between the central regions 6 a, 7 a and the outer regions 6 b, 6 c, 7 b, 7 c are shown by dashed lines in Fig. 1.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Signalausgangselektroden 3, 4 zu einem ersten Endabschnitt des piezoelektrischen Bauglieds 2, und die Zwischenelektrode 5 erstreckt sich zu einem zweiten Endabschnitt, wobei der zweite Endabschnitt gegenüber dem ersten Endabschnitt des piezoelektrischen Bauglieds 2 positioniert ist. Daher umfaßt ein piezoelektrisches Element das piezoelektrische Bauglied 6, die Signalausgangselektrode 3 und die Zwischenelektrode 5, und ein anderes piezoelektrisches Element umfaßt das pie zoelektrische Bauglied 7, die Zwischenelektrode 5 und die Signalausgangselektrode 4. Die so gebildeten piezoelektri schen Elemente sind parallel geschaltet.In the present embodiment, the signal output electrodes 3 , 4 extend to a first end portion of the piezoelectric member 2 , and the intermediate electrode 5 extends to a second end portion, the second end portion being positioned opposite the first end portion of the piezoelectric member 2 . Therefore, one piezoelectric element includes the piezoelectric member 6 , the signal output electrode 3, and the intermediate electrode 5 , and another piezoelectric element includes the piezo zoelectric member 7 , the intermediate electrode 5, and the signal output electrode 4th The piezoelectric elements thus formed are connected in parallel.

Um das piezoelektrische Bauglied 2 in der Nähe beider Enden zu tragen, ist ferner ein erstes Trägerbauglied 8 an der Hauptoberfläche auf der Seite befestigt, wo die Signalaus gangselektrode 3 des piezoelektrischen Bauglieds 2 gebildet ist. Auf dieselbe Art und Weise ist ein zweites Trägerbau glied 9 an der Hauptoberfläche auf der Seite befestigt, wo die Signalausgangselektrode 4 des piezoelektrischen Bau glieds 2 gebildet ist.In order to support the piezoelectric member 2 near both ends, a first support member 8 is further fixed to the main surface on the side where the signal output electrode 3 of the piezoelectric member 2 is formed. In the same way, a second carrier member 9 is attached to the main surface on the side where the signal output electrode 4 of the piezoelectric member 2 is formed.

Die Trägerbauglieder 8, 9 sind an den Hauptoberflächen des piezoelektrischen Bauglieds 2 in der Nähe beider Enden des piezoelektrischen Bauglieds 2 befestigt. Die Trägerbauglie der 8, 9 haben konkave oder hohle Abschnitte 8a bzw. 9a. Die konkaven Abschnitte 8a, 9a sind vorgesehen, um es zu ermög lichen, daß Abschnitte des piezoelektrischen Bauglieds 2, die zwischen beiden Enden positioniert sind, die durch die Trägerbauglieder getragen werden, verschoben werden können, wenn eine Beschleunigung in der Richtung eines Pfeils B wirkt.The carrier members 8 , 9 are fixed to the main surfaces of the piezoelectric member 2 near both ends of the piezoelectric member 2 . The Trägerbauglie of 8 , 9 have concave or hollow sections 8 a and 9 a. The concave portions 8 a, 9 a are provided to make it pos sible that portions of the piezoelectric member 2 , which are positioned between both ends, which are supported by the support members, can be moved when an acceleration in the direction of an arrow B works.

Das Material, aus dem die oberen Trägerbauglieder 8, 9 ge bildet sind, ist nicht speziell eingeschränkt, wobei die Bauglieder aus einem geeigneten Material hergestellt werden können, wie z. B. aus Isolatorkeramik, synthetischem Harz, usw.The material from which the upper support members 8 , 9 are formed is not particularly limited, and the members can be made of a suitable material, such as. B. from insulator ceramic, synthetic resin, etc.

Ferner ist ein Hauptkörper des Sensors 10 durch Befestigen der Trägerbauglieder 8, 9 an dem piezoelektrischen Bauglied 2 gebildet. Auf einer ersten Endoberfläche des Hauptkörpers des Sensors 10 ist eine erste externe Elektrode 11 gebildet, und auf einer zweiten Endoberfläche, die der ersten Endober fläche gegenüberliegt, ist eine zweite externe Elektrode 12 gebildet. Das heißt, daß auf der Seite des ersten Endab schnitts des piezoelektrischen Bauglieds 2 die erste End oberfläche angeordnet ist, weshalb entsprechende Signalaus gangselektroden 3, 4 mit der externen Elektrode 11 elek trisch verbunden sind. Auf ähnliche Art und Weise ist die zweite Endoberfläche des Hauptkörpers des Sensors 10 auf der Seite des zweiten Endabschnitts des piezoelektrischen Bau glieds 2 positioniert, wobei die externe Elektrode 12 mit der Zwischenelektrode 5 elektrisch verbunden ist.Furthermore, a main body of the sensor 10 is formed by attaching the support members 8 , 9 to the piezoelectric member 2 . A first external electrode 11 is formed on a first end surface of the main body of the sensor 10 , and a second external electrode 12 is formed on a second end surface opposite to the first end surface. That is, on the side of the first Endab section of the piezoelectric member 2, the first end surface is arranged, which is why corresponding signal output electrodes 3 , 4 are electrically connected to the external electrode 11 . In a similar manner, the second end surface of the main body of the sensor 10 is positioned on the side of the second end portion of the piezoelectric component 2 , with the external electrode 12 being electrically connected to the intermediate electrode 5 .

Wenn bei dem Beschleunigungssensor 1 eine Beschleunigung in der Richtung des Pfeils B wirkt, d. h. in der Dickenrichtung des piezoelektrischen Bauglieds 12, können Abschnitte des piezoelektrischen Bauglieds 12, die zwischen beiden Enden desselben sind, die durch die Trägerbauglieder 8, 9 getragen werden, verschoben werden, wobei die elektrische Ladung, die durch die Verschiebung bewirkt wird, zwischen den Signalaus gangselektroden 3, 4 und der Zwischenelektrode 5 extrahiert wird. Auf diese Art und Weise kann, da die Polarisations behandlung für die mittleren Bereiche 6a, 7a und die äußeren Bereiche 6b, 6c, 7b, 7c in der entgegengesetzten Richtung durchgeführt wurde, aufgrund der elektrischen Ladung, die durch die Biegungsverschiebung des piezoelektrischen Bau glieds 2 erzeugt wird, eine höhere Spannung erhalten.When the acceleration sensor 1 has an acceleration in the direction of arrow B, that is, in the thickness direction of the piezoelectric member 12 , portions of the piezoelectric member 12 which are between both ends thereof and which are supported by the support members 8 , 9 can be displaced , wherein the electric charge caused by the shift is extracted between the signal output electrodes 3 , 4 and the intermediate electrode 5 . In this way, since the polarization treatment for the central regions 6 a, 7 a and the outer regions 6 b, 6 c, 7 b, 7 c was carried out in the opposite direction, due to the electrical charge caused by the Bend displacement of the piezoelectric construction member 2 is generated, a higher voltage is obtained.

Bei einem modifizierten Beispiel, das perspektivisch in Fig. 4 gezeigt ist, ist die Polarisation des piezoelektrischen Bauglieds 6 bzw. 7, wie es oben beschrieben wurde, nicht notwendigerweise vorhanden, und die Polarisation kann in al len Bereichen der piezoelektrischen Bauglieder 6, 7 in gleicher Richtung in der Dickenrichtung ausgeführt sein. Es ist jedoch wünschenswert, eine Polarisation wie in dem Fig. 1 gezeigten Beispiel vorzusehen, da die Erfassungsempfind lichkeit erhöht werden kann, wie es oben ausgeführt worden ist.In a modified example shown in perspective in FIG. 4, the polarization of the piezoelectric members 6 and 7 , as described above, is not necessarily present, and the polarization can be in all areas of the piezoelectric members 6 , 7 in same direction in the thickness direction. However, it is desirable to provide polarization as in the example shown in FIG. 1 because the detection sensitivity can be increased as stated above.

Der Beschleunigungssensor 1 der vorliegenden Erfindung kann eine Beschleunigung bei niedrigeren Frequenzen im Vergleich zu dem herkömmlichen Beschleunigungssensor 51 wirksam er fassen. Wenn eine Beschleunigung in der Richtung des Pfeils B wirkt, werden die erzeugte Spannung und Kapazität zwischen der Signalausgangselektrode 3 und der Zwischenelektrode 5, zwischen der Zwischenelektrode 5 und der Signalausgangselek trode 4, und zwischen der ersten und der zweiten externen Elektrode 11, 12 des Beschleunigungssensors durch V₁, V₂, V_p, C₁, C₂ bzw. C_p dargestellt.The acceleration sensor 1 of the present invention can effectively detect acceleration at lower frequencies compared to the conventional acceleration sensor 51 . When an acceleration acts in the direction of arrow B, the generated voltage and capacitance between the signal output electrode 3 and the intermediate electrode 5 , between the intermediate electrode 5 and the signal output electrode 4 , and between the first and second external electrodes 11 , 12 of the acceleration sensor represented by V ₁ , V ₂ , V _p , C ₁ , C ₂ and C _p , respectively.

TABELLE 2 TABLE 2

Nun sei vorausgesetzt, daß die Schichten des piezoelektri schen Bauglieds 6, 7 die gleiche Dimension haben. Damit er gibt sich folgende Beziehung:
Now it is assumed that the layers of the piezoelectric member's 6 , 7 have the same dimension. So that he gives himself the following relationship:

V₁ = V₂; und C₁ = C₂ V ₁ = V ₂ ; and C ₁ = C ₂

V₁ und V₂ können daher durch V₀ ersetzt werden, und C₁ und C₂ können durch C₀ ersetzt werden. Da dementsprechend die piezoelektrischen Elemente des Beschleunigungssensors paral lel geschaltet sind, ist die erzeugte Spannung V_p in dem Beschleunigungssensor folgendermaßen gegeben:
V ₁ and V ₂ can therefore be replaced by V ₀ , and C ₁ and C ₂ can be replaced by C ₀ . Accordingly, since the piezoelectric elements of the acceleration sensor are connected in parallel, the voltage V _p generated in the acceleration sensor is given as follows:

V_p = V₀ V _p = V ₀

Die Kapazität C_p lautet folgendermaßen:
The capacitance C _p is as follows:

C_p = 2C₀ C _p = 2C ₀

Im Vergleich zum herkömmlichen Beschleunigungssensor, der in Fig. 5 gezeigt wurde, ist die erzeugte Spannung somit ledig lich halb so groß, während die Kapazität um das Vierfache erhöht ist. Ferner lautet die erzeugte elektrische Ladung Q_p folgendermaßen:
In comparison to the conventional acceleration sensor shown in FIG. 5, the voltage generated is only half as large, while the capacity is increased four times. Furthermore, the electrical charge Q _p generated is as follows:

Q_p= 2.V₀.C₀ Q _p = 2.V ₀ .C ₀

Die Ladung ist doppelt so groß wie bei dem herkömmlichen Beschleunigungssensor 51. Das heißt, daß die Empfindlichkeit bezüglich der elektrischen Ladung um einen Faktor 2 erhöht ist.The charge is twice that of the conventional acceleration sensor 51 . This means that the sensitivity to the electrical charge is increased by a factor of 2.

Unter Verwendung eines Beschleunigungssensors 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist es daher möglich, eine höhere Kapazität und eine verbesserte Empfindlichkeit bezüglich der elektrischen Ladung zu erreichen, ohne daß die externe Ab messung größer wird im Vergleich zum herkömmlichen Beschleu nigungssensor 51.Therefore, using an acceleration sensor 1 according to the present invention, it is possible to achieve a higher capacitance and an improved sensitivity to the electric charge without the external dimension becoming larger compared to the conventional acceleration sensor 51 .

Da die Kapazität insbesondere das Vierfache beträgt wie bei dem herkömmlichen Beschleunigungssensor 51 kann die Grenz frequenz auf ein Viertel reduziert werden, und es ist auch möglich, bei niedrigen Frequenzen eine Beschleunigung ef fektiv zu erfassen.In particular, since the capacitance is four times as in the conventional acceleration sensor 51 , the cutoff frequency can be reduced to a quarter, and it is also possible to effectively detect an acceleration at low frequencies.

Wie es oben beschrieben wurde, hat der Hauptkörper des Sen sors 10 bei dem Beschleunigungssensor 1 die Trägerbauglieder 8, 9 in der Nähe beider Enden des piezoelektrischen Bau glieds 2 angebracht, wobei die externen Elektroden 11, 12 auf der ersten und zweiten Endoberfläche des Hauptkörpers des Sensors 10, die sich einander gegenüberliegen, gebildet sind. Daher kann die Konfiguration der Herausführungselek troden von den Signalausgangselektroden 3, 4 und der Zwi schenelektrode 5 vereinfacht werden.As described above, the main body of the sensor 10 in the acceleration sensor 1 has the support members 8 , 9 attached near both ends of the piezoelectric member 2 , the external electrodes 11 , 12 on the first and second end surfaces of the main body of the Sensor 10 , which are opposite to each other, are formed. Therefore, the configuration of the lead-out electrodes from the signal output electrodes 3 , 4 and the intermediate electrode 5 can be simplified.

Obwohl bei dem Beschleunigungssensor 1 die erzeugte Spannung V_p auf die Hälfte der Spannung des herkömmlichen Beschleuni gungssensors 51 reduziert wird, wie es oben beschrieben wur de, ist die erzeugte Spannung V_p im Vergleich zu dem her kömmlichen Beispiel, bei dem die Kapazität durch Hinzufügen eines Kondensators C_a, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, erhöht wird, doppelt so groß. Das heißt, daß die erzeugte Spannung V_p im Vergleich zum herkömmlichen Beispiel, das um einen Kondensator C_a erweitert ist, doppelt so groß ist, wenn eine Beschleunigung bei niedrigen Frequenzen gemessen wird.In the acceleration sensor 1, although the generated voltage V _{p is} reduced to half the voltage of the conventional acceleration sensor 51 as described above, the generated voltage V _p is compared to the conventional example in which the capacitance is added of a capacitor C _a , as shown in Fig. 10, is increased twice as large. That is, when the acceleration at low frequencies is measured, the generated voltage V _p is twice as large as the conventional example which is expanded by a capacitor C _a .

Wenn daher der Beschleunigungssensor mit gleicher Größe aufgebaut wird, ist es somit möglich, eine Erfassung von Beschleunigungen bei niedrigeren Frequenzen im Vergleich zum herkömmlichen Beispiel effektiver durchzuführen. Es zeigt sich, daß die Beschleunigung bei niedrigen Frequenzen ohne einen zusätzlichen externen Kondensator erfaßt werden kann, wie es oben beschrieben wurde.Therefore, if the accelerometer is the same size is built, it is thus possible to record Accelerations at lower frequencies compared to to perform conventional example more effectively. It shows that acceleration at low frequencies without an additional external capacitor can be detected as described above.

Fig. 2 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels eines Beschleunigungserfassungsgeräts, das den Beschleunigungs sensor 1 verwendet. Fig. 2 shows a circuit diagram of an example of an acceleration detection device using the acceleration sensor 1 .

Bei dem Beschleunigungserfassungsgerät der vorliegenden Er findung ist ein Leckwiderstand R parallel zum Beschleunigungssensor 1 geschaltet. Das heißt, daß eine externe Elek trode des Beschleunigungssensors 1 mit dem Massepotential verbunden ist, und daß ein Ende des Leckwiderstands R eben falls mit dem Massepotential verbunden ist. Ferner ist das andere Ende des Widerstands R mit der anderen externen Elek trode des Beschleunigungssensors 1 verbunden, d. h. mit der Elektrode auf der Ausgangsseite.In the acceleration detection device of the present invention, a leakage resistance R is connected in parallel to the acceleration sensor 1 . That is, an external electrode of the acceleration sensor 1 is connected to the ground potential, and that one end of the leakage resistance R is also connected to the ground potential. Furthermore, the other end of the resistor R is connected to the other external electrode of the acceleration sensor 1 , ie to the electrode on the output side.

Die Ausgangsseiten des Beschleunigungssensors 1 und des Wi derstands R₁ sind miteinander verbunden, wie es oben be schrieben wurde, und ferner mit einem Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 21 verbunden. Ein Widerstand R₁ ist zwischen den anderen Eingangsanschluß des Operationsverstär kers 21 und das Massepotential geschaltet. Der Verbindungs punkt 22 ist zwischen dem Widerstand R₁ und dem anderen Ein gangsanschluß des Operationsverstärkers 21 positioniert. Ein Widerstand R₂ ist zwischen dem Verbindungspunkt 22 und den Ausgang des Operationsverstärkers 21 geschaltet. Auf diese Art und Weise ergibt sich ein Verstärker mit positiver Rück kopplung.The output sides of the acceleration sensor 1 and the resistor R ₁ are connected to each other, as described above, and further connected to an input terminal of an operational amplifier 21 . A resistor R ₁ is connected between the other input terminal of the operational amplifier 21 and the ground potential. The connection point 22 is positioned between the resistor R ₁ and the other input terminal of the operational amplifier 21 . A resistor R ₂ is connected between the connection point 22 and the output of the operational amplifier 21 . In this way, an amplifier with positive feedback results.

Bei dem Beschleunigungserfassungsgerät der vorliegenden Er findung kann eine niederfrequente Beschleunigung wirksam ge messen werden, wie es nachfolgend beschrieben ist.In the acceleration detection device of the present Er low-frequency acceleration can be effective will be measured as described below.

In der obigen Schaltungskonfiguration sei folgender Zusam menhang angenommen: (R₁ + R₂)/R₁ = K. Dann wird die Aus gangsspannung V_AUS des Beschleunigungserfassungsgeräts fol gendermaßen:
In the above circuit configuration, the following relationship is assumed: (R ₁ + R ₂ ) / R ₁ = K. Then the output voltage V _{OUT of} the acceleration detection device becomes as follows:

V_AUS = V_p.K = V₀.KV _OFF = V _p .K = V ₀ .K

Ferner ergibt sich für die Grenzfrequenz f_c folgender Aus druck:
The following expression also results for the cut-off frequency f _c :

f_c = 1/{2(2πC₀.R)} = 1/(4πC₀.R)f _c = 1 / {2 (2πC ₀ .R)} = 1 / (4πC ₀ .R)

Ferner kann hier ein Spannungsfolger mit K = 1 eingesetzt werden.A voltage follower with K = 1 can also be used here become.

Darüberhinaus ergibt sich für die Offsetspannung V_off an dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 21 aufgrund des Bias-Stroms i_B folgender Ausdruck:
In addition, the following expression results for the offset voltage V _off at the output terminal of the operational amplifier 21 on the basis of the bias current i _B :

V_off = R.i_B.KV _off = Ri _B .K

Daher beeinflussen der Verstärkungsfaktor K und der Wider standswert des Leckwiderstands R₁ gegenseitig die Ausgangs spannung V_AUS, die Grenzfrequenz f_c und die Offsetspannung V_off. Wenn beispielsweise der Widerstandswert des Leckwi derstands R₁ erhöht wird, um den Verstärkungsfaktor K zu er höhen, oder um die Grenzfrequenz f_c zu verringern, wird die Offsetspannung V_off erhöht. Dementsprechend werden die Schaltungskonstanten allgemein eingestellt, um wesentliche Charakteristika zu betonen und eine Gesamtkonsistenz zu rea lisieren.Therefore, the gain factor K and the resistance value of the leakage resistance R ₁ mutually influence the output voltage V _OUT , the cut- _off frequency f _c and the offset voltage V _off . For example, if the resistance value of the leakage resistor R _{1 is} increased to increase the gain K or to decrease the cutoff frequency f _c , the offset voltage V _{off is} increased. Accordingly, the circuit constants are generally set to emphasize essential characteristics and to achieve an overall consistency.

Anschließend wird die obige Beschleunigungserfassungsvor richtung mit der herkömmlichen Beschleunigungserfassungsvor richtung, die in Fig. 10 gezeigt ist, verglichen. Hier sind K und der Widerstandswert des Widerstands R so eingestellt, daß die Ausgangsspannung und Offset-Frequenz zu denen des obigen Ausführungsbeispiels gleich sind, wonach die Offset- Spannung V_off im herkömmlichen Beispiel bestimmt wird.Then, the above acceleration detection device is compared with the conventional acceleration detection device shown in FIG. 10. Here, K and the resistance value of the resistor R are set so that the output voltage and offset frequency are the same as those of the above embodiment, after which the offset voltage V _{off is determined} in the conventional example.

Im herkömmlichen Beispiel kann K auf die Hälfte reduziert werden, da gilt: V_AUS = V_p.K = 2V₀.K. Da ferner die Grenzfrequenz f_c = 1/(2π.C_p.R) = 1/{2π.(C₀/2).R} = 1/(π.C₀.R) ist, muß der Widerstandswert um das Vierfache erhöht werden, um die gleiche Grenzfrequenz f_c = 1/(4π.C₀ .R) zu erhalten. Daher ergibt sich für die Offsetspannung folgender Ausdruck:
In the conventional example, K can be reduced to half, since: V _AUS = V _p .K = 2V ₀ .K. Furthermore, since the cutoff frequency f _c = 1 / (2π.C _p .R) = 1 / {2π. (C ₀ /2).R} = 1 / (π.C ₀ .R), the resistance value must be around Be increased four times to obtain the same cut-off frequency f _c = 1 / (4π.C ₀ .R). The following expression therefore results for the offset voltage:

V_off = (4R.i_B.K/2) = 2[R.i_B.K]V _off = (4R.i _B .K / 2) = 2 [Ri _B .K]

Im Vergleich zum obigen Ausführungsbeispiel ist die Offset-Spannung des herkömmlichen Beispiels V_off doppelt so groß.Compared to the above embodiment, the offset voltage of the conventional example V _{off is} twice as large.

Auch wenn beim obigen Vergleich die Offset-Spannung V_off be trachtet worden ist, diente dies nur als Beispiel. Selbst wenn die beiden anderen Konstanten im herkömmlichen Beispiel vorzugsweise eingestellt werden, wird die andere verbleiben de Konstante schlechter.Even if the offset voltage V _{off was considered} in the comparison above, this was only used as an example. Even if the other two constants are preferably set in the conventional example, the other remaining constant becomes worse.

Das Beschleunigungserfassungsgerät von Fig. 2 ist ferner derart aufgebaut, daß ein Verstärker eingesetzt wird, um die Spannung über dem Leckwiderstand R zu verstärken, wobei, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, das Beschleunigungserfassungsgerät auch unter Verwendung eines Verstärkers für die elektrische Ladung aufgebaut werden kann. Hier ist das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors 1 mit einem Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 31 als Verstärker für eine elektrische Ladung verbunden. Der andere Eingangsanschluß des Opera tionsverstärkers 31 ist mit dem Massepotential verbunden. Ferner sind ein Widerstand R und ein Kondensator C zwischen einem Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß des Operati onsverstärkers 31 parallel geschaltet, d. h. zwischen dem Eingangsanschluß auf der Seite, die mit dem Beschleunigungs sensor 1 verbunden ist, und dem Ausgangsanschluß des Opera tionsverstärkers 31.The acceleration detector of Fig. 2 is further constructed such that an amplifier is used to boost the voltage across the leakage resistance R, and as shown in Fig. 3, the acceleration detector is also constructed using an amplifier for the electric charge can be. Here, the output signal of the acceleration sensor 1 is connected to an input terminal of the operational amplifier 31 as an amplifier for an electric charge. The other input terminal of the operational amplifier 31 is connected to the ground potential. Further, a resistor R and a capacitor C are connected in parallel between an input terminal and the output terminal of the operational amplifier 31 , that is, between the input terminal on the side connected to the acceleration sensor 1 and the output terminal of the operational amplifier 31st

Da bei dem in Fig. 3 gezeigten Beschleunigungserfassungsge rät die durch den Beschleunigungssensor 1 erzeugte elektri sche Ladung doppelt so groß wie die beim herkömmlichen Bei spiel ist, verdoppelt sich die Ausgangsspannung des elektri schen Ladungsverstärkers.Since in the acceleration detection shown in FIG. 3, the electrical charge generated by the acceleration sensor 1 advises twice as much as that in the conventional example, the output voltage of the electrical charge amplifier is doubled.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind eine erste und eine zweite Signalausgangselektrode auf einem Paar Hauptober flächen, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, des streifenartigen piezoelektrischen Bauglieds gebildet. An der Zwischenposition in der Richtung, die das Paar der Haupt oberflächen des piezoelektrischen Bauglieds verbindet, ist eine Zwischenelektrode gebildet, um der ersten und der zwei ten Signalausgangselektrode gegenüber zu liegen. Das piezo elektrische Bauglied wird an beiden Enden des piezoelektri schen Bauglieds durch ein erstes und ein zweites Trägerbau glied getragen. Die erste und die zweite Signalausgangs elektrode erstrecken sich zu einem ersten Endabschnitt des piezoelektrischen Bauglieds. Die Zwischenelektrode erstreckt sich zu einem zweiten Endabschnitt des piezoelektrischen Bauglieds. Wenn daher eine Beschleunigung auf das piezo elektrische Bauglied wirkt, wird eine Spannung, die durch die erzeugte elektrische Ladung bewirkt wird, zwischen der ersten und der zweiten Signalausgangselektrode und der Zwi schenelektrode extrahiert. Da die piezoelektrischen Bau glieder auf beiden Seiten der Zwischenelektrode parallel geschaltet sind, nimmt die Kapazität des Beschleunigungs sensors zu. Daher kann eine Beschleunigung bei niedrigen Frequenzen mit hoher Genauigkeit erfaßt werden, ohne daß sich eine Miniaturisierung des Beschleunigungssensors ver bietet, während gleichzeitig die Ladungsempfindlichkeit nicht wesentlich verringert wird.According to the present invention, a first and a second signal output electrode on a pair of main upper surfaces that are arranged opposite each other, the strip-like piezoelectric member formed. At the Intermediate position in the direction that the pair of the main surfaces of the piezoelectric member connects an intermediate electrode formed around the first and the two th signal output electrode to be opposite. The piezo electrical member is on both ends of the piezoelectric member by a first and a second support structure limb worn. The first and the second signal output electrode extend to a first end portion of the piezoelectric member. The intermediate electrode extends itself to a second end portion of the piezoelectric Bauglieds. Therefore, if an acceleration on the piezo electrical member acts, becomes a voltage caused by the electrical charge generated is caused between the first and second signal output electrodes and the intermediate extracted the electrode. Because the piezoelectric construction links in parallel on both sides of the intermediate electrode are switched, the capacity of the acceleration increases sensors too. Therefore, acceleration at low Frequencies are detected with high accuracy without miniaturization of the acceleration sensor provides while maintaining charge sensitivity is not significantly reduced.

Da sich ferner die erste und die zweite Signalausgangselek trode zu dem ersten Endabschnitt des piezoelektrischen Bau glieds erstrecken, und da sich die Zwischenelektrode zu dem zweiten Endabschnitt des piezoelektrischen Bauglieds er streckt, ist eine elektrische Verbindung mit der externen Schaltung einfach.Furthermore, since the first and the second signal output selec trode to the first end portion of the piezoelectric structure member extend, and since the intermediate electrode to the second end portion of the piezoelectric member stretches, is an electrical connection to the external Circuit simple.

Da bei der vorliegenden Erfindung die Polarisation in dem mittleren Bereich des piezoelektrischen Bauglieds in der Dickenrichtung vorgesehen ist, und da beide äußeren Berei che, zwischen denen der mittlere Bereich bezüglich der Längenrichtung des piezoelektrischen Bauglieds positioniert ist, in der entgegengesetzten Richtung bezüglich der Pola risationsrichtung des mittleren Bereichs polarisiert sind, kann die Spannung aufgrund der elektrischen Ladung, die durch Einwirken einer Beschleunigung erzeugt wird, wirksam extrahiert werden, um eine Beschleunigung bei niedrigen Frequenzen mit hoher Genauigkeit zu messen.Since in the present invention the polarization in the middle area of the piezoelectric element in the Thickness direction is provided, and since both outer areas between which the middle range with respect to the Longitude direction of the piezoelectric member positioned is in the opposite direction with respect to the pola direction of risk of the central area are polarized, can the voltage due to the electrical charge that generated by the action of an acceleration, effective be extracted to accelerate at low frequencies to measure with high accuracy.

Bei der vorliegenden Erfindung ist ein piezoelektrisches Bauglied streifenartig hergestellt und umfaßt ein Paar pie zoelektrischer Keramikplatten. Eine Signalausgangselektrode und eine Elektrode sind auf den Hauptoberfläche jeder Platte gebildet, wobei die Zwischenelektroden selbst aneinander an stoßend angeordnet und verbunden sind, um einander gegenüber zu liegen, um die Zwischenelektrode zu bilden. Die gebrann ten piezoelektrischen Keramikplatten werden über leitfähigen Klebstoff oder einen dünnen isolierenden Klebstoff miteinan der verbunden, um eine elektrische Leitung herbeizuführen. Daher ist das erwähnte piezoelektrische Bauglied gemäß der vorliegenden Erfindung dazu geeignet, einfach hergestellt zu werden.In the present invention is a piezoelectric Member made like a strip and includes a pair of pie zoelectric ceramic plates. A signal output electrode and an electrode are on the main surface of each plate formed, the intermediate electrodes themselves against each other arranged juxtaposed and connected to each other to lie to form the intermediate electrode. The burned Piezoelectric ceramic plates are made over conductive Adhesive or a thin insulating adhesive the connected to bring about an electrical line. Therefore, the above-mentioned piezoelectric member is shown in FIG present invention suitable to be easily manufactured become.

Bei der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Hauptkörper eines Beschleunigungssensors ein piezoelektrisches Bauglied und ein erstes und zweites Trägerbauglied, die miteinander ver bunden sind. Da eine erste und eine zweite externe Elektrode auf der ersten und zweiten Endoberfläche auf den Seiten des ersten und zweiten Endabschnitts des piezoelektrischen Bau glieds des Hauptkörpers des Sensors gebildet sind, kann eine Ausgangsspannung zum Zeitpunkt, zu dem eine Beschleunigung wirkt, ohne weiteres über die erste und zweite externe Elek trode abgenommen werden, wobei ferner eine elektrische Ver bindung mit einer externen Schaltungsanordnung ohne weiteres erreicht werden kann.In the present invention, a main body comprises one Accelerometer a piezoelectric member and a first and second support member ver together are bound. Because a first and a second external electrode on the first and second end surfaces on the sides of the first and second end portions of the piezoelectric structure member of the main body of the sensor are formed, a Output voltage at the time when an acceleration works without further ado via the first and second external elec trode are removed, also an electrical Ver binding with an external circuit arrangement easily can be achieved.

Da bei einem Beschleunigungserfassungsgerät gemäß der vor liegenden Erfindung ein Leckwiderstand, der parallel zu dem Beschleunigungssensor geschaltet ist, und ein Verstärker, um die Spannung über dem Leckwiderstand zu verstärken, vorge sehen sind, kann eine niederfrequente Beschleunigung sehr genau gemessen werden. Durch Einstellen des Widerstandswerts des Leckwiderstands und des Verstärkungsfaktors des Ver stärkers kann die Grenzfrequenz auf einen erwünschten Wert eingestellt werden. Because with an acceleration detection device according to the above lying invention a leakage resistance that is parallel to the Accelerometer is switched, and an amplifier to to increase the voltage across the leakage resistance, pre low frequency acceleration can be seen be measured accurately. By setting the resistance value the leakage resistance and the gain factor of Ver The cutoff frequency can be increased to a desired value can be set.

Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Ladungsver stärker an der Ausgangsstufe eines Beschleunigungssensors angeschlossen werden, um eine höhere Ausgangsspannung zu er halten.Furthermore, according to the present invention, a charge ver stronger at the output stage of an acceleration sensor can be connected to a higher output voltage hold.

Claims

1. Accelerometer ( 1 ) with the following features:
a strip-like piezoelectric member ( 2 ) having a first and a second end portion;
a first and a second signal output electrode ( 3 , 4 ), the first signal output electrode ( 3 ) being formed on a main surface of the piezoelectric component ( 2 ), and the second signal output electrode ( 4 ) on another main surface of the piezoelectric component ( 2 ) is formed with the major surfaces facing each other;
an intermediate electrode ( 5 ) formed at the intermediate position between the main surfaces of the piezoelectric member ( 2 ) to face the first and second signal output electrodes ( 3 , 4 ); and
a first and a second support member ( 8 , 9 ) which are attached to the first and second main surface of the piezoelectric member ( 2 ) so that the piezoelectric member is arranged therebetween to the piezoelectric member at both ends of the piezoelectric member wear;
wherein the piezoelectric member ( 2 ) is polarized in the central region ( 6 a, 7 a) in the thickness direction thereof;
wherein the first and second signal output electrodes ( 3 , 4 ) extend to the first end portion of the piezoelectric member ( 2 ); and
wherein the intermediate electrode ( 5 ) to the second end portion of the piezoelectric member ( 2 ) he stretches.

2. Acceleration sensor according to claim 1, wherein the pie zoelectric member ( 2 ) outer regions ( 6 b, 6 c, 7 b, 7 c) in addition to a central region ( 6 a, 7 a) in the longitudinal direction of the piezoelectric member ( 2 ), and wherein the outer regions and the central region are polarized in a thickness direction of the piezoelectric component ( 2 ), the outer regions ( 6 b, 6 c, 7 b, 7 c) being polarized in one direction, which is opposite to the direction of polarization of the central region.

3. Acceleration sensor according to claim 1 or claim 2, wherein the piezoelectric member ( 2 ) has a strei fenike shape and a pair of piezoelectric ceramic plates ( 6 , 7 ), the signal output electrodes ( 3 , 4 ) and additional electrodes on the Main surfaces of each plate ( 6 , 7 ) are formed, and wherein the additional electrodes of each plate are arranged and connected to face each other to form the intermediate electrode ( 5 ).

4. Acceleration sensor according to one of the preceding claims, in which the piezoelectric component ( 2 ) and the first and second carrier members ( 8 , 9 ) form a main body ( 10 ), a first and a second external electrode ( 11 , 12 ) on the first and second end surface on the first and second end portion of the piezoelectric member ( 2 ) of the main body ( 10 ) are formed.

5. Acceleration sensor according to claim 4, wherein one of the pair of piezoelectric ceramic plates ( 6 , 7 ) is connected in parallel to the other.

An acceleration sensor according to claim 4, wherein the direction of polarization of the central region of one of the piezoelectric ceramic plates ( 6 , 7 ) is the same as that of a central region of the other thereof, the direction of polarization of both outer regions of one plate being the same as that of the two outer areas of the other plate.

7. Acceleration sensor according to one of claims 4 to 6, wherein the first and the second carrier member ( 8 , 9 ) each have a hollow section ( 8 a, 9 a) next to the first and second main surface of the piezoelectric member ( 2 ).

8. Accelerometer with the following features:
an acceleration sensor according to one of claims 1 to 7;
a leakage resistance (R) which is connected in parallel to the acceleration sensor ( 1 ); and
an amplifier ( 21 ) for amplifying the voltage across the leakage resistor (R).

9. The acceleration detection device of claim 8, further comprising:
a charge amplifier ( 31 ) which is connected to the output of the acceleration sensor ( 1 ).